Nadaljevali smo z izrisom 3D skice. S pomočjo katere smo zmodelirali tako imenovan trebuh tablete katerega ne moremo izdelati s funkcijo ravninskega izvleka, zaradi specifične zaokrožitve površine. Izris 3D skice je prikazan na sliki 3.4.
Metodologija raziskave
27 Slika 3.4: Izris 3D skice
Določene skice smo izvlekli v prostor, prikazane so na sliki 3.5. S pomočjo le teh smo v nadaljevanju zmodelirali zahtevane površine.
Slika 3.5: Ravninski izvlek določenih skic
S funkcijo izbrisa površin smo določene izbrisali. V nadaljevanju smo zaokrožitve modelirali s pomočjo površin. Določili smo robne pogoje ter s funkcijo zapolnitve površin izdelali že omenjen ˝trebuh˝ tablete. Zmodelirane dele smo združili in ustvarili poln kos (ang. solid). Izbris površin je prikazan na sliki 3.6 in sicer na levi strani, na desni pa je prikaz modeliranja površine trebuha.
Metodologija raziskave
28
Slika 3.6: Izbris površin ter modeliranje ˝trebuha˝ tablete
Skice in izvlečene dele, katere smo rabili zgolj za izdelavo ˝trebuha˝ tablete smo nato odstranili s funkcijo izreza. Zmodelirali smo tudi zarezo tablete z izrisom nove skice ter funkcije izreza, ki nam je od osnovnega volumna odštel skicirano obliko. Opisan potek modeliranja je prikazan na sliki 3.7.
Slika 3.7: Izrez odvečnih delov ter modeliranje zareze
Na koncu pa smo zmodelirano četrtino tablete zgolj zrcalili čez vse tri glavne osi kot je to razvidno iz slike 3.8.
Slika 3.8: Zrcaljenje zmodeliranega dela tablete
Metodologija raziskave
29 Predstavili pa bomo tudi krajši potek modeliranja okrogle tablete z zarezo. Prav tako smo na začetku modeliranja definirali dokument katerega smo v nadaljevanju uporabjali. Modelirali smo že omenjeno polno telo. Osnovno skico smo izdelali na eni od glavnih projekcisjkih ravnin. Nato smo osnovno obliko modela dobili z izvlekom osnovne skice v prostor s pomočjo krožnega izvleka. Izvlek skice smo izvedli okoli osi z za 360°. Dobljen model predstavlja polovico okrogle tablete. Opisan potek modeliranja je prikazan na sliki 3.9.
Slika 3.9: Osnovna skica ter krožni izvlek
Omenjeno polovico tablete smo zrcalili čez os in tako dobili celotno obliko tablete. S funkcijo izreza, ki nam je od osnovnega volumna odštel skicirano novo obliko, smo zmodelirali zarezo v tableti. Zrcaljenje in izrez je prikazan na sliki 3.10.
Slika 3.10: Zrcaljenje polovice tablete ter izrez zareze Na sliki 3.11 je prikazana zaokrožitev določenih robov zareze.
Slika 3.11: Zaokrožitev robov zareze
Metodologija raziskave
30
Oblike zmodeliranih tablet so prikazane v preglednici 3.1.
Preglednica 3.1: Prikaz oblike vzorcev za testiranje Ime
Za določene vzorce oziroma tablete nam je bilo izhodišče oblika, masa in volumen. Pri tem smo volumen določili z volumskim modelom posamezne tablete. Sama formulacija oziroma sestava OSD nam ni bila poznana, kot tudi ne sila stiskanja, ki ima pomembno vlogo pri končni trdnosti oziroma krušljivosti. Podatki vzorcev so vidni v preglednici 3.2.
Preglednica 3.2: Volumen in gostota vzorčnih tablet
Tableta: Volumen [𝑚𝑚3]: Gostota [𝑚𝑚𝑚𝑔3]:
BM2 621,32 1,92
BM3 670,41 1,27
BM5 458,02 1,29
BM6 627,11 1,23
3.2 Mehanske obremenitve polizdelkov
Po končani fazi stiskanja oziroma tabletiranja dobijo OSD svojo končno obliko. Po stiskanju so polizdelki zaradi zaostalih napetosti še posebej ranljivi na udarce. Ko je tableta formirana, se spusti po drči skozi detektor kovin, kateri izvaja test prisotnosti kovin in morebitne neustrezne polizdelke izloči v izmet. OSD so po procesu stiskanja tako podvržene trenju po jekleni in polimerni podlagi. Nato sledi proces odpraševanja. Polizdelki potujejo naprej v napravo, imenovano odpraševalnik, ki proizvaja močne vibracije. Zaradi vibracij potujejo tablete po spiralni poti. Odvečni robovi, ki ostanejo pri stiskanju zaradi oblik matrice in stiskalnega orodja, se na tem koraku odkrušijo. Tablete se odprašijo, kar pomeni, da se površina očisti neželenega prahu. V napravi je nameščen tudi odses zraka in prahu, ki nastaja zaradi omenjenih vibracij. Vibracije pospešujejo oziroma formirajo iniciacije notranjih in zunanjih razpok ter prav tako vplivajo na končne mehanske lastnosti polizdelka. Sledi skladiščenje polizdelka v zbiralniku, ki se nahaja nadstropje nižje. S pomočjo gravitacijskega transporta polizdelek potuje v IBC. Prve proizvedene tablete so tako podvržene trku ob kovino, kasnejše pa trku ob tablete, ki se v tistem trenutku že nahajajo v zabojniku. Omenjeni trki so za OSD lahko kritični in povzročajo porušitev oblike. Če je omenjeni prosti pad za določeno serijo polizdelkov kritičen, se uporablja zadrževalnike tablete, ki omenjen izziv oziroma težavo blažijo ali celo odpravljajo. Postopek gravitacijskega spusta se ponavlja pri presipavanju polizdelkov iz zabojnikov na in iz linij oblaganja, kontrolnih pregledov ter
Metodologija raziskave
31 pakiranja. Pri omenjenem procesu oblaganja se polizdelki premikajo v rotirajočem se bobnu.
Zaradi tega drsijo ena po drugi, kot tudi po jekleni steni bobna. Tudi tukaj se ustvarjajo obremenitve zaradi pojava trenja ter mase tablet. Pri samem skladiščenju polizdelkov med procesi pa so obremenjene s statično silo oziroma težo ostalih polizdelkov v IBC-ju.
Polizdelki, ki se nahajajo na dnu zabojnika, so zaradi teže ostalih najbolj obremenjeni in se lahko s časom tudi trajno deformirajo. Med proizvodnjo so polizdelki podvrženi velikemu številu mehanskih obremenitev. Mehansko neobremenjene so po operaciji pakiranja, ko so varno umeščene v pretisni omot, ter skladiščene v transportni embalaži. Slika 3.12 prikazuje diagram vzrok-posledica krušljivosti in loma polizdelkov.
Slika 3.12: Ishikawa (vzrok-posledica) diagram krušljivost in loma polizdelkov
3.3 Opis merilnega sistema za analizo gravitacijskega spusta polizdelkov
Tablete smo spuščali skozi akrilne prozorne cevi različnih premerov in dolžin. Za ta material smo se odločili zato, ker je enostaven za čiščenje. Prav tako nam omogoča opazovanje dogajanja pri prostem padu tablet. Ker so bile cevi prozorne, smo lahko potrdili odsotnost udarcev ali drsenje tablet ob samo steno. Cevi, ki so imele notranji premer Ø36, 24 in 16, smo pritrdili na laboratorijsko stojalo. Na cevi smo namestili tako imenovane giljotine, s katerimi smo omogočili ponovljivost spusta tablet. Za vsako vrsto tablet smo izdelali vložke, s katerimi smo omogočili popolni prosti pad tablete, ki je bila s hrbtom oziroma tako imenovanim trebuhom obrnjena horizontalno glede na podlago. Dele smo skonstruirali v programskem okolju SolidWorks ter jih natisnili s postopkom FFF (ang. fused filament fabrication) z napravo Creality Ender 3. Omenjen vložek ter giljotina je prikazana na sliki 3.13a in 3.13b.
Metodologija raziskave
32
(a) (b)
Slika 3.13: (a) Vložek za pozicioniranje tablet, (b) Sestav naprave za izvajanje prostega pada Preskuse smo izvajali na podlagi, ki simulira dejansko površino na katere trčijo in drsijo proizvedene tablete. Jekleno podlago je predstavljala kladica dimenizij 100x45x35 mm, ki je vidna na sliki 3.14.
Slika 3.14: Proga z jekleno podlago
Mase tablet smo pridobili s tehtnico SHIMADZU AX200, ki je prikazana na sliki 3.15.
Tehnica je omogočala meritve mase do 200 g z natančnostjo 0,1 mg.
Slika 3.15: Tehtnica SHIMADZU AX200
Metodologija raziskave
33 Pri določenih vzorcih smo snemali same trke ob podlago s fotoaparatom CASIO Exilim EX-F1 z namenom ugotovitve lokacije krušenja oziroma loma tablet. Prav tako smo želeli ugotoviti, ali so določeni polizdelki nagnjeni k trku ob rob oziroma hrbet pri zagotavljanju ponovljivega spusta. Fotoaparat nam je omogočal posnetke s 1200 slikami na sekundo.
Ustrezno osvetlitev smo zagotovili s svetilom Multiled LT-V9_15. Opisana proga je prikazana na sliki 3.16a in 3.16b.
(a) (b)
Slika 3.16: (a) Shematski prikaz eksperimentalne proge, (b) Postavitev eksperimentalne proge
3.4 Analiza statičnega obremenjevanja
Izvedli smo simulacije mehanskega obremenjevanja polizdelkov v programskem okolju Abaqus po metodi končnih elementov v nadaljevanju MKE. Polizdelke smo obremenili na enak način, kot so izvedeni testi preskusa sile loma v farmacevtskih podjetjih. Simulacije smo izvedli na veliki okrogli tableti oznake BM2 ter veliki oblikovni tableti oznake BM6.
Opazovali smo potek notranjih napetosti ter pomike glede na samo obliko polizdelka.
Materialne lastnosti kot tudi velikost obremenjevanja so bile identične za oba primera.
Material, ki je predstavljal ploščo za obremenjevanje, je bil jeklo. Zaradi odsotnosti zanesljivih mehanskih lastnosti oziroma podatkov smo prevzeli, da se polizdelke obravnava kot izotropen, elastičen material. Izbira Youngovega modula je temeljila na razumevanju, da se bo veliko večja deformacija pojavila na polizdelkih kot pa na jekleni plošči. Zaradi tega je bil omenjen modul za polizdelke bistveno manjši od modula jekla. Izbira izotropnega, elastičnega materiala polizdelkov pa je temeljila na fotografijah deformiranih tablet iz
Metodologija raziskave
34
literature, na katerih je razvidno, da vzorci ne kažejo signifikantne plastične deformacije po omenjenem testu. Gostoto posamezne tablete pa smo pridobili s pomočjo izmerjene mase ter volumna. Materialne lastnosti materialov so prikazane v preglednici 3.3.
Preglednica 3.3: Materialne lastnosti modela
Parameter Jeklena plošča Polizdelek
E [MPa] 200000 2
μ [/] 0,3 0,3
Zmodelirali smo zgolj četrtino geometrije. Preostali del smo simulirali s pogojem simetrije, kar prikazujeta 2D sliki 3.17.
Slika 3.17: 2D geometrija sistema na levi strani in geometrijska nastavitev simulacije na desni strani
Tlak na zgornji strani kompresijske plošče je znašal 0,033 MPa v –y smeri. Tlak je enakovreden sili 0,5 N. Skupna sila, ki je delovala na polizdelek, je tako znašala 1 N. Sila je bila izbrana tako, da prikaže relativno normalno napetost za dano tlačno silo, ne da bi pri tem na model vplivala plastična deformacija.
3.4.1 Numerični model, mreženje ter robni pogoji
Na sliki 3.18 je prikazan volumski model za analizo poteka napetosti z volumskimi končnimi elementi (v nadaljevanju KE). Prikazan je četrtinski prerez modela, ki je sestavljen iz jeklene plošče ter polizdelka..
Metodologija raziskave
35
(a) (b)
Slika 3.18: Četrtinski prerez volumskega modela za polizdelek (a) BM2 in (b) BM6
Pri geometrijski diskretizaciji (mreženju) pripravljenega volumskega geometrijskega modela so bili upoštevani kriteriji kakovosti mreže, ki jih je moč preveriti z Abaqusom.
Zaradi vprašljive natančnosti 4 - vozliščnih volumskih KE (tetraedri) le-ti pri mreženju niso bili uporabljeni. Uporabljeni so bili linearni 8 – vozliščni KE (Oznaka elmentov: C3D8R).
Na sliki 3.19 je prikazana strukturirana mreža obeh volumskih modelov. Pri gostoti mreže KE je bilo uporabljeno vodilo, da mora biti mreža KE dovoljzgoščena tako, da izračun pri različnih gostotah mreže pokaže numerično konvergenco rezultatov (pomiki, napetosti,…).
Za model BM2 je bilo uporabljenih 4984, za model BM6 pa 4223 KE. Pri omenjeni diskretizaciji ter mreženju modelov smo bili omejeni s strani zmogljivosti prenosnega računalnika. Zaradi omenjene omejitve smo obravnavali zgolj četrtino modela.
(a) (b)
Slika 3.19: Strukturirana mreža volumskih modelov za polizdelek (a) BM2 in (b) BM6 Robne pogoje, ki smo jih določili na modelu, smo že omenili. Na sliki 3.20 je prikazano apliciranje tlaka skozi jekleno ploščo z vijoličnimi puščicami. Robni pogoji simetrije pa so aplicirani v dve dimenziji prostora.
x y z
z y x
Metodologija raziskave
36
(a) (b)
Slika 3.20: Robni pogoji ter smer delovanja obremenitve za polizdelek (a) BM2 in (b) BM6
3.4.2 Nastavitve simulacije gravitacijskega spusta volumskih modelov na ravna jeklena tla
Izvedli smo tudi simulacijo gravitacijskih spustov z višine 60 cm, katera je predstavljala višino IBC-jev, v katerih se polizdelki skladiščijo oziroma transportirajo. Predpostavili smo tri primere pozicije tablete ob kontaktu s površino. Sprva smo predpostavili, da tablet pade z robom pravokotno na podlago. S tem smo simulirali položaj obremenjevanja identičen položaju izvajanja testa sile loma. S tega vidika smo lažje primerjali potek notranjih napetosti pri statičnih in dinamičnih obremenitvah. Gravitacijski spust modelov pa smo izvedli tudi na tako imenovan ˝trebuh˝ tablete ter na izpostavljen oster rob. Pri zadnjem smo modele rotirali za 65˚ okoli osi x. V tem primeru je rob tablete najbolj izpostavljen.
Materialne lastnosti volumskih modelov so enake kot pri analizi napetostnega stanja. Ker nas je zanimala le obremenitev polizdelkov smo za površino, ki predstavlja jeklena tla določili nedeformabilno, fiksno telo. Temu primerno smo določili tudi vse robne pogoje translacije in rotacije.
Časovno smo simulacijo omejili na 2,5 milisekundi. Stanja po odboju nismo opazovali.
Simulacije poteka gravitacijskega spusta z višine 60 cm nismo izvajali, saj nas dogajanje med padcem ne zanima. V ta namen smo v nastavitvah simulacije določili končno hitrost katero polizdelek doseže ob trku s podlago. S tem smo se izognili časovno potratnemu izvajanju analiz. S pomočjo zakona o ohranitvi energije smo izračunali že omenjeno hitrost tablete. Uporabili smo enačbo 3.1 v kateri 𝑣 predstavlja izračunano hitrost, 𝑔 gravitacijski pospešek ter ℎ višino gravitacijskega spusta tablet. Izračunana hitrost znaša 3,34 m/s.
𝑣 = √2 · 𝑔 · ℎ (3.1)
Metodologija raziskave
37 Na slikah 3.21, 3.22, 3.23, 3.24, 3.25, 3.26 so prikazani položaji tablet ob kontaktu s površino. Prikazano je mreženje tablete in določitev končne hitrosti katera je ponazorjena z rjavimi puščicami.
(a) (b)
Slika 3.21: (a) Prikaz mreženja (b)Prikaz pogoja določitve hitrosti vsem vozliščem pri kontaktu robu tablete BM2 pravokotno na podlago
(a) (b)
Slika 3.22: (a) Prikaz mreženja (b) Prikaz pogoja določitve hitrosti vsem vozliščem pri kontaktu tablete BM2 s trebuhom
(a) (b)
Slika 3.23: (a) Prikaz mreženja (b) Prikaz pogoja določitve hitrosti vsem vozliščem pri kontaktu tablete BM2 z ostrim robom
Metodologija raziskave
38
(a) (b)
Slika 3.24: (a) Prikaz mreženja (b) Prikaz pogoja določitve hitrosti vsem vozliščem pri kontaktu robu tablete BM6 pravokotno na podlago
(a) (b)
Slika 3.25: (a) Prikaz mreženja (b) Prikaz pogoja določitve hitrosti vsem vozliščem pri kontaktu robu tablete BM6 pravokotno na podlago
(a) (b)
Slika 3.26: (a) Prikaz mreženja (b) Prikaz pogoja določitve hitrosti vsem vozliščem pri kontaktu tablete BM6 z ostrim robom
39
4 Rezultati
V tem poglavju bomo predstavili analizo rezultatov, pridobljenih z meritvami na že opisani merilni progi. Cilj našega eksperimentiranja je bila primerjava krušljivosti polizdelkov z izvajanjem gravitacijskega spusta z numerično simulacijo. Analizirali smo pridobljene posnetke trkov polizdelkov s podlago ter slike deformiranih tablet po trku s podlago. Z analizo po metodi končnih elementov smo pridobljene rezultate primerjali z dejanskimi nastalimi razpokami oziroma deformacijami.
4.1 Polizdelek oznake BM2 in BM5
Določene gravitacijske padce tablet smo posneli z namenom ugotovitve, ali polizdelki pri ponovljivem spustu priletijo ob podlago z robom ali s tako imenovanim hrbtom. Opazovali in snemali smo polizdelek BM2. Slika 4.1 prikazuje prvi kontakt polizdelka s podlago pri gravitacijskem spustu z višine 60 cm.
(a)
Rezultati
40
(b)
(c)
Slika 4.1: Kontakt polizdelka BM2 s podlago (a) kontakt z robom, (b) kontakt z obodom robu, (c) kontakt s hrbtom
Iz preglednice 4.1 lahko vidimo število metov v odstotkih, pri katerih so polizdelki padli ob podlago z robom oziroma obodom. Rezultati so prikazani za posamezne višine, pri katerih so se izvajali gravitacijski spusti. Opazimo, da večje število tablet prileti na podlago s hrbtom. Z analizo polizdelkov po izvedenih metih pa pričakujemo večje deformacije na robovih.
Preglednica 4.1: Število metov polizdelkov BM2 v odstotkih, ko je ta priletel ob jekleno podlago z robom
Višina [cm] 60 50 40 30
Kontakt z
robom [%] 46 33 44 23
BM2 vzorci so bili debelejši in imeli so posledično večjo maso ter volumen kot vzorec enake oblike BM5. Teoretično lahko trdimo, da so dosegali večje sile ob trkih, kateri bi vodili k večjim deformacijam oziroma hitrejši porušitvi. V našem primeru omenjena trditev ne velja in je razvidna iz preglednice 4.2. Vzrok je lahko v parametrih, kateri so nam nepoznani.
Rezultati
41 Preglednica 4.2: Število padcev na jekleno podlago do 100 % porušitve polizdelkov BM2 in BM5
Višina gravitacijskega
padca [cm] Porušitev 100 %
polizdelkov BM2 do meta: Porušitev 100 % polizdelkov BM5 do meta:
60 16 10
50 22 13
40 42 42
30 / /
Na sliki 4.2 vidimo porušitev polizdelka BM2 ob kontaktu z jekleno podlago. Najpogosteje je do porušitve prišlo takrat, ko je polizdelek padel na podlago s hrbtom. V večini primerov se je polizdelek porušil na dva enakovredna dela, redkeje pa na tri.
(a) (b)
Slika 4.2: Prikaz porušitve polizdelka BM2 na jekleni podlagi na (a) dva dela in (b) tri dele V nadaljevanju so prikazane slike deformacij oziroma loma polizdelkov oznake BM2 ter BM5. Na sliki 4.3 in 4.6 je prikazana porušitev polizdelka na 2 dela, na sliki 4.4 in 4.7 je vidna porušitev na 3 dele, na sliki 4.5 pa na 4 dele.
Slika 4.3: Deformacija BM2 na dva dela
1 2 1
2 3
Rezultati
42
Slika 4.4: Deformacija BM2 na tri dele
Slika 4.5: Deformacija BM2 na 4 dele
Slika 4.6: Deformacija BM5 na 2 dela
Rezultati
43 Slika 4.7: Deformacija BM5 na 3 dele
4.2 Polizdelek oznake BM3 in BM6
Trenutek kontakta s podlago smo posneli tudi za polizdelek BM3. Slika 4.8 prikazuje prvi kontakt polizdelka s podlago pri ponovljivem gravitacijskem spustu z višine 60 cm.
(a)
(b)
Rezultati
44
(c)
Slika 4.8: Kontakt polizdelka BM3 s podlago (a) kontakt z robom, (b) kontakt z obodom robu, (c) kontakt s hrbtom
Iz preglednice 4.3 vidimo število metov v odstotkih, pri katerih so polizdelki padli na podlago z robom oziroma obodom. Rezultati so prikazani za posamezne višine, pri katerih so se izvajali gravitacijski spusti. Za višino 50 cm rezultatov nismo zabeležili. Opazimo, da pri manjših višinah tablete na podlago priletijo z robom. Pri višini 60 cm pa na rob prileti zgolj 6 odstotkov tablet. Sledeča ugotovitev pomeni, da se tableta pri gravitacijskem spustu nekontrolirano rotira. Lahko je vzrok v ne-zagotavljanju ponovljivosti spustov ali pa v sami geometriji tablete in posledično vpliv zračnega upora pri spustu.
Preglednica 4.3: Število metov polizdelkov BM3 v odstotkih, ko je ta priletel ob jekleno podlago z robom
Preglednica 4.4: Število padcev na kovinsko podlago do 100 % porušitve polizdelkov BM3 Višina gravitacijskega padca [cm] Porušitev 100 % polizdelkov BM3 do
meta:
60 21
50 21
40 35
30 /
Slika 4.9 prikazuje število metov, ki so potrebni, da se tableta BM3 prelomi. Število metov se veča, ko se višina manjša. Z grafom potrdimo logično razmišljanje, da se tableta prelomi oziroma poruši hitreje, ko se višina metov povečuje.
Rezultati
45 Slika 4.9: Grafikon kvartilov, ki prikazuje število metov do porušitve oziroma preloma tablete
BM3 pri različnih višinah
Na sliki 4.10 vidimo porušitev polizdelka BM3 ob kontaktu z jekleno podlago. Najpogosteje je do porušitve prišlo, ko je polizdelek padel na podlago s hrbtom. V vseh primerih se je polizdelek porušil na dva enakovredna dela.
Slika 4.10: Prikaz porušitve polizdelka BM3 na jekleno podlagi na dva enakovredna dela
Rezultati
46
(a) (b) (c)
Slika 4.11: Prikaz deformacij polizdelka BM3 (a) lom in krušenje, (b) laminacija polovice krone, (c) lom in laminacija polovice krone
Zareza na polizdelku je namenjena delitvi tablete za lažje požiranje ali delitev na dva enakomerna odmerka. Končnemu uporabniku omogoča lažjo omenjeno delitev tablete. Med samim proizvodnim procesom pa zareza pripomore k lomu, saj je na tem delu polizdelek najtanjši. Slika 4.11 prikazuje deformirane polizdelke oznake BM3, kateri so padali na jekleno podlago. Vidna je velika krušljivost, laminacija krone, kot tudi lom na dva enakovredna dela. Slednji se pojavi na zarezi oziroma na najtanjšem delu polizdelka.
Vzorec BM6 je bil filmsko obložen. Filmska obloga iz zahtevane suspenzije, drastično pripomore k manjšemu krušenju oziroma deformiranju tablete. Krušenja tablet pri izvajanju testov nismo zaznali. Opazne so bile zgolj iniciacije razpok filmske obloge, ki so prikazane na sliki 4.12.
Slika 4.12: Iniciacija razpoke filmske obloge
Spodnja slika 4.13 prikazuje krušenje oziroma deformacije tablet z identično obliko že obravnavanih polizdelkov, vendar z drugačno sestavo. Takoj opazimo, da se polizdelki z drugačno sestavo in identično obliko ne lomijo v taki meri kot že obravnavane tablete.
Opazno je zgolj nekoliko večje krušenje robov.
Rezultati
47
(a) (b)
(c) (d)
Slika 4.13: Poškodbe polizdelkov ob trku z jekleno podlago (a) BM21, (b) BM51, (c) BM31, (d) BM61
4.3 Numerična analiza testa preskusa trdnosti
Vrednosti napetosti, pridobljene s pomočjo simulacij, so nerealne, saj ne poznamo dejanskih mehanskih lastnosti polizdelkov. Uporabljene parametre smo pridobili iz literature. Kljub temu pa smo izvedli preskus konvergence. Pri izvedbi vsake analize po metodi končnih elementov je bistvenega pomena, da se preveri konvergenca numeričnih rezultatov.
Običajno, ko zasledujemo konvergenco, velja, da primarne spremenljivke (npr. pomiki) konvergirajo k točni vrednosti hitreje, kot sekundarne spremenljivke (npr. napetosti).
Rezultati konvergence izračunanih vrednosti so prikazane v preglednici 4.5, na sliki 4.14 pa so prikazane še grafično.
Rezultati
48
Preglednica 4.5: Rezultati konvergence izračunanih vrednosti
BM2 BM6
Št. KE 𝜎𝑀𝐼𝑆𝐸𝑆[𝑀𝑃𝑎] Ux [mm] Št. KE 𝜎𝑀𝐼𝑆𝐸𝑆[𝑀𝑃𝑎] Ux [mm]
134 0,1059 0,3143 110 0,1168 0,3912
441 0,0986 0,2334 429 0,1296 0,3064
974 0,0972 0,2146 851 0,1380 0,2833
1663 0,1060 0,2091 1338 0,1600 0,2659
2602 0,1225 0,2095 2312 0,1642 0,2654
4984 0,1305 0,2054 4223 0,1910 0,2660
(a)
(b)
Slika 4.14: Grafa konvergence numerične rešitve za (a) polizdelek BM2 ter (b) polizdelek BM6
Rezultati
49 V nadaljevanju so predstavljeni rezultati analiz numeričnih volumskih modelov. Najprej bodo predstavljeni pomiki v y smeri, nato pa sledi generalna ocena napetostnega stanja kritičnih mest ter primerjava napetosti v zarezah polizdelkov.
4.3.1 Analiza pomikov v y smeri
Pomiki v y smeri za oba obravnavana polizdelka so prikazani na sliki 4.15. Prečna sila povzroči, da se polizdelka deformirata v vse smeri. Največji pomiki, ki se pojavijo, so za polizdelek BM2 Uy = 0,197 mm, medtem ko je za polizdelek BM6 pomik 0,257 mm in so locirani ob stičišču z jekleno ploščo. Omenjen pomik v realnosti predstavlja plastično
Pomiki v y smeri za oba obravnavana polizdelka so prikazani na sliki 4.15. Prečna sila povzroči, da se polizdelka deformirata v vse smeri. Največji pomiki, ki se pojavijo, so za polizdelek BM2 Uy = 0,197 mm, medtem ko je za polizdelek BM6 pomik 0,257 mm in so locirani ob stičišču z jekleno ploščo. Omenjen pomik v realnosti predstavlja plastično